Тема: Енергетичне господарство міста

Енергетика сучасного міста є складною багаторівневою ієрархічною системою призначеною забезпечувати комфортні умови проживання населення, а також максимальне функціонування додаткових на його території промислових виробництв, підприємств і установ. Залежно від виду первинної енергії розрізняють теплові електростанції (ТЕС), гідроелектростанції (ГЕС), атомні електростанції (АЕС). Енергетичні об'єкти є одним з головних чинників життєзабезпечення міста. В той же час вони надають найбільший негативний вплив на навколишнє природне середовище зі всіх ' промислових об'єктів. Ця дія відбивається як в межах міської території, так і в його околицях. Вплив енергетики на те, що оточує середовище (ОС) узагальнено зводиться до наступного: водоспоживання і водовідведення, обумовлюють зміни водного балансу і якості води; випадання на поверхню у вигляді твердих частинок і рідких розчинів продуктів викидів в атмосферу, зокрема: кислот, оксидів, металів і їх з'єднань, канцерогенних і радіоактивних р-н; складування продуктів спалювання твердого палива (зола, шлаки), продуктів продувань поверхонь нагріву (сажі, золи), а також відходів збагачення палива; викиди твердих і рідких радіоактивних відходів, що включають продукти здобичі і збагачення уранових руд; викиди тепло, наслідком якого можуть бути постійне локальне підвищення температури у водоймищі, зміна умов льодоставу, зміна умов паводків, зміна ділення опадів, туманився, випаровувань, місцеве потеплення повітряного басейну; зміна ландшафту при споруді різних енергетичних об'єктів, зокрема вирубка лісів, виключення з с/г.

Вплив тес на навколишнє середовище.

Зі всіх типів електростанцій найбільш негативну дію на ОС надають ТЕС. Це пов'язано, головним чином, з процесами спалювання органічного палива. При спалюванні природного газу в атмосферу потрапляють оксиди азоту, але утворюється їх істотно менше, ніж при спалюванні мазуту. Це пояснюється не тільки властивостями самого палива, але і їх особливостями процесів спалювання. Очевидно, що природний газ - найбільш екологічно чистий вид енергетичного палива. Проте природний газ є цінною сировиною для хімічних галузей, тому його широке застосування на ТЕС не доцільно. При спалюванні рідкого палива (мазуту) з викидами в атмосферу поступають: оксид сірі і азоту, газоподібні і тверді продукти неповного згорання палива, з'єднання ванадію. Одним з чинників дії вугільних ТЕС на ОС є відходами системи складування, транспортування і золовидалення. Видалені з топки золя і шлак утворюють золо - шлакоотвалы на поверхні землі.

Взаємодія АЕС на ОС.

Особливістю атомної енергетики є невелика витрата ядерного палива, яке забезпечує виділення величезної кількості енергії (тепло). Головна відмінність між ТЕС і АЕС полягає в тому, що в схемі останньою замість казана, який працює на органічному паливі, є атомний реактор, а також парогенератор особливої конструкції. Решта устаткування, а отже, і дія цієї частини АЕС на навколишнє середовище, не відрізняється від устаткування ТЕС: парова турбіна, електричний генератор, конденсатор, водяний насос. У схемі АЕС передбачаються необхідні пристрої для збору активних речовин і видалення їх у вигляді газоподібних, рідких або твердих відходів. Рідкі відходи містять радіоактивні ізотопи стронцію, цезію, водню. Значення радіоактивності рідких відходів блоку АЕС з реактором потужністю 1000 Мвт складає 1012 К.

Найбільш складною екологічною проблемою при експлуатації АЕС є поховання великотоннажних радіоактивних відходів, які утворюються при демонтажі елементів устаткування, яке має радіоактивність, після закінчення терміну їх служби або по ін. причинам, а також відпрацьованого ядерного палива. Передбачається декілька варіантів поховання відходів: приміщення всіх забруднених радіоактивністю елементів в шахтні вироблення.

Взаємодія ГЕС і ОС

Всього декілька десятиліть тому широкого поширення набувала точка зору про те, що ГЕС не можуть негативно впливати на навколишнє середовище. Проте з часом стало ясно, що при будівництві і експлуатації ГЕС навколишньому природному середовищу наноситься істотного збитку. Головною бідою є водосховища, велику частину яких складають мілководдя. Вода мілин інтенсивно прогрівається сонцем. Що в сукупності з надходженням біогенних речовин створює сприятливі умови для розвитку синій-зелених водоростей і інших эвтрофикационных процесів. При створенні водосховищ затоплюється територія рівна площі його дзеркала.

При споруді ГЕС відбувається перерозподіл стоку річки, змінюється її рівень, а також хвилевий, термічний і льодовою режим. Швидкість ходу річки в десятки разів зменшується. Під тиском величезних мас води, накопичених у водосховищах, нерідко відбувається і, що просіла земній поверхні, зіставна із землетрусом.

Завдання 1. Визначити розрахункові теплові навантаження і річну витрату теплової енергії на опалювання, вентиляцію і гаряче водопостачання житлових будівель, установ і підприємств обслуговування.

Початкові дані. На кінець перспективного періоду величина житлової площі, охопленої централізованим теплопостачанням, складе 3 528 тис.м², зокрема в 1—2-этажных — 163, 3-5-поверхових 2 022 і 9-поверхових 1343 тис. м². Чисельність населення що проживає в квартирах з центральним гарячим водопостачанням, складе 264 тис. чіл. Кліматичні параметри повітря для розрахунку систем опалювання і вентиляції:

t_p.₀=-25°С, t_р.в=-14°С t_ср._о=-3,2 °С, n_о=205 дн., t_вн = 18°С. Поправочний коефіцієнт на опалювальну характеристику будівель P=1,08. Питома опалювальна характеристика житлових будівель складає: 1—2-этажнных - 0,67 Вт/(м³*К); 3—5-поверхових—0,56 і 9-этажных—0,47 Вт/(м³*К)

Норму споживання гарячої води в житлових будівлях приймаємо 105 л/діб*чол., температуру води в системі гарячого водопостачання t_г.в=55°С, t_x.3=5°C. Тривалість споживання гарячої води в житлових будівлях, дитячих і лікувальних установах прийнято 24ч, в решті всіх установ, підприємств—10ч. Тривалість роботи систем вентиляції, суспільної зданий-16ч/діб

Норми місткості і розрахункові характеристики установ і підприємств обслуговування для розрахунку енергоспоживання приведені в табл. 1.

Рішення. Розрахункові годинні витрати теплової енергії на потреби теплопостачання житлових і громадських будівель обчислюються за формулами:

на опалювання

Q_o = V_зд*q₀*(t_вн - t_po)*P*10^-6,

на вентиляцію

Q_o = V_зд*q_в*(t_вн – t_рв)*P*10^-6,

на гаряче водопостачання

середньодобовий

Q_г.в.срн = (g_нс/T)*m*( t_г.в. – t_х.з)*10^-6,

Максимально-годинною

Q_г.в.м = К_ч* Q_г.в.срн.

де: V_зд — зовнішній будівельний об'єм будівлі, м³;

q₀, q_в — відповідно, питома опалювальна і вентиляційна характеристика будівлі, Вт/(м³*К);

t_вн — розрахункова температура повітря опалювальних приміщень °С;

t_р.0, t_p.в — розрахункова температура зовнішнього повітря, відповідно для проектування опалювання і вентиляції °С;

а — поправочний коефіцієнт на зміну величини опалювальної характеристики будівель при температурах t_p.0, відмінних від,—30°С;

Q_г.в.срн —розрахунковий средньогодинна витрата теплової енергії на гаряче водопостачання, МВт;

Q_г.в.м — максимально-годинна витрата теплової енергії на гаряче водопостачання, МВт;

g_нс — норма споживання гарячої води на розрахункову одиницю, л/сут;

т — число розрахункових одиниць споживання;

T— період споживання гарячої води, л/сут;

t_г.в., t_х.з — відповідно, температура гарячої і холодної води (зимова) в системах гарячого водопостачання °С;

К_ч — коефіцієнт годинного максимуму споживання гарячої води.

Річні витрати теплової енергії по видах теплових навантажень обчислюються за формулами (Гдж):

на опалювання:

,

на вентиляцію:

,

на гаряче водопостачання:

,

де: t_cp — середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період °С;

n₀— тривалість опалювального періоду, дні.

Zr_.B, Z_b — число годин роботи систем гарячого водопостачання і вентиляції, ч/діб

Розрахунок розрахункових теплових навантажень і витрат теплової енергії споживачам дані в табл.1.

Завдання 2: Визначити річні витрати теплової енергії по видах теплових навантажень (на опалювання, вентиляцію, гаряче водопостачання) для житлових будівель, дитячих установ, шкіл та учбових закладів, лікувальних установ, підприємств громадського харчування, установ комунально-побутового обслуговування та інших підприємств. Початкові дані знаходяться в табл.1 лаб.14.

Таблиця 1. Розрахункові показники і норми споживання енергії в суспільних установах і підприємствах комунально-побутового обслуговування

Найменування закладів	Розрахункова од. вим.	Число розрах., од. на 1 ООО чол.	Пит..об'єм будівель розрахунку од., м	Розрахункова температура внутрішнього повітря, °С.	Опалювальна характеристика, Вт/(м.Х ХК)	Вентиляційна характеристика, Вт/(м-К)	Норма витрат гарячої води, л/(сут//чол.)	Пит. витрати електроенергії кВт*ч//чол.	Уд. росхід газу, Мдж/ /(чол/год)
Дитячі заклади	Місце	90	30	21	0,44	0,12	30	100/200*	3 800
Школи, учбові заклади	Учні	240	25	16	0,40	0,12	6	50/100	2 900
Лікувальні заклади: лікарні: поліклініки	Ліжка Відвіду- вання	13,5 35	180 10	20 20	0,48 0,48	0,34 0,29	180 6	600/1000 200	3200 84
Культурно- просвітлю вальні заклади Торгові придприємства Придприємства громадського харчування Заклади побутового обслуговування	Місце Роб. місце Теж	100 10 40 10	30 200 30 60	16 15 16 18	0,45 0,47 0,40 0,50	0,46 0,46 0,80 0,20	5 70 20 5	400 4 000 1500/2500 200	__ __ 20000 2 200
Комунальні підприємства: лазні пральні,готелі Інші организації та заклади обслуговування	Місце т сухої білизни Місце Чол.	5 120 6 1	33 5 100 2 500	25 15 20 18	0,32 0,44 0,45 0,44	1,2 1,0 0,35 0,12	1500 25 000 160 5 000	450 110 250 150	___ ___ 3 600 750